[发明专利]一种用于钎焊高氮钢的复合钎料及其制备方法

说明书

一种用于高氮钢钎焊的复合钎料及其制备方法，其有效成分的组成为Pd、Ni、Cr、镀镍石墨烯或镀钒石墨烯、Mo、Mn、Re、Si、B和Nb。使用本发明复合钎料进行钎焊过程中，高氮钢母材几乎不熔化，使得氮元素不流失，克服了传统焊接方式的气孔缺点，使得氮元素几乎无损失；而且由于高氮钢母材几乎不熔化，也就是不会产生形变，在一定程度上提高了接头的连接强度和力学性能，焊接接头成形非常好。

技术领域

本发明涉及到金属焊接领域的钎焊钎料，具体的说是一种用于高氮钢钎焊的复合钎料及其制备方法。

背景技术

高氮钢具有耐腐蚀、耐氧化、耐磨损以及力学性能优异等性能，这些优异的性能使其成为航空、船舶及兵器等装备制造中的重要材料之一，而焊接技术是决定其应用范畴的重要工艺环节。由于高氮钢自身氮含量高，焊接过程中常因母材氮析出而产生焊接气孔问题，热影响区氮化物析出是固溶氮的一种主要损失方式，并诱发其他硬脆相出现,从而弱化材料性能，降低焊接接头的综合性能。目前，高氮钢焊接技术的研究主要以摩擦焊、搅拌摩擦焊、TIG焊、MIG焊、爆炸焊、气保焊、激光及其复合焊等为主，但仍存在氮含量损失、氮化物或碳化物析出以及焊接气孔等缺陷问题。

中国专利“一种高氮钢的双层气流保护TIG焊接方法”(申请号201210250419.3)，力图解决高氮钢在钨极惰性气体保护焊接时熔池深度较浅和焊缝氮元素溢出的问题，但存在熔池宽度和焊缝深宽比较宽问题；专利“高氮钢激光MIG电弧复合焊接方法”(201210385839.2)，公开了激光-MIG电弧复合焊接技术在高氮钢领域的应用；专利“一种高氮钢的焊接方法”(201510885543.0)，公开了瞬时过冷液相扩散连接在高氮钢焊接中的应用，公开了利用非晶材料在过冷液相区的超塑性实现连接，再通过提高温度使非晶层扩散至母材中从而实现冶金结合的焊接；“解决高氮钢焊接气孔和提高接头强度的焊接装置及其焊接方法”(201610363272.7)，提供了一种改进的高氮钢激光-电弧复合焊接的新思路，通过磁控和温控复合的方法同时解决高氮钢焊接气孔和焊接热影响区韧性差的问题“高氮钢加压焊接用装置及利用该装置焊接高氮钢的方法”(201610976054.0)，公开了一种通过控制焊接保护气体组成、总压力以及冷却参数可以达到固定高氮钢焊缝中氮含量，提高高氮钢焊缝机械性能。

但是，以往摩擦焊、搅拌摩擦焊、TIG焊、MIG焊、爆炸焊、气保焊、激光及其复合焊等焊接方法存在焊缝深度和宽度比值选择难、母材高氮钢中氮元素流失严重的问题，目前国内外还无这方面的公开资料，急需开发新的焊接材料解决此问题。

发明内容

为了解决高氮钢在采用摩擦焊、搅拌摩擦焊、TIG焊、MIG焊、爆炸焊、气保焊、激光及其复合焊等焊接方法焊接时存在焊缝深度和宽度比值选择难、母材高氮钢中氮元素流失严重的问题，本发明提供了一种用于高氮钢钎焊的复合钎料及其制备方法，利用本发明的复合钎料对高氮钢进行钎焊时，高氮钢母材几乎不熔化，使得氮元素不流失，克服了传统焊接方式的气孔缺点，使得氮元素几乎无损失，而且在一定程度上提高了接头的连接强度和力学性能，焊接接头成形非常好。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于高氮钢钎焊的复合钎料，按照重量比，其有效成分的组成为25～28份的Pd、8～13份的Ni、36～41份的Cr、2.5～3.9份的镀镍石墨烯或镀钒石墨烯、5.6～6.8份的Mo、23～27份的Mn、7～11份的Re、3～6份的Si、2～4.5份的B和0.35～0.6份的Nb。

本发明的复合钎料可以适合所有高氮钢，但是优选以下成分的高氮钢，按照重量比，该高氮钢的组成成分为：1.2～2.8份的N、51～65份的Fe、24～29份的Cr、21～26份的Mn、5.2～6.5份的Mo、0.2～0.3份的C、0.3～0.5份的Si、0.2～0.35份的Nb、0.05～0.06份的Al、0.02～0.05份的S和0.05～0.08份的P。

本发明中所用镀镍石墨烯的制备方法为：